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造成激光功率能量计损坏的原因有哪些?

时间:2022-11-01 16:20:26 作者:博纳德 点击:

  许多应用都用到了相当大的功率或能量,由于激光测量会将测量仪器置于危险之中,下面来看看造成激光功率能量计损坏的原因。

  一、平均功率太高

  传感器设计为以适合其指定功率水平的速率散热。如果入射平均功率太高,产生的热量会在传感器中积聚的速度快于其消散的速度,并且传感器会过热并最终失效。故障机制通常在传感器内部,不一定会导致任何可见的损坏,例如表面上的烧伤痕迹。根据指定的功率水平使用各种冷却机制,包括对流冷却、风扇冷却和水冷。

在某些情况下,传感器可能具有能够处理比传感器主体消耗的功率更高的功率的探测器;在这种情况下,传感器可用于更高功率的间歇测量,具有合适的占空比,允许足够的冷却时间来防止传感器过热。类似地,一些水冷传感器可以间歇使用或以低平均功率使用,减少或没有水流,这个想法再次是为了防止传感器过热。设计用于实现这一点的传感器是这样指定的。

激光功率能量计表头StarLite

  二、平均功率密度太高

激光束的平均功率可能低于给定传感器指定的最大值,但如果光束聚焦到一个小点,局部功率密度仍可能损坏探测器表面。这种损坏包括通常可见的烧伤痕迹。我们将“损坏阈值”指定为存在此类损坏风险的最大平均功率密度。应该注意的是,有时人们可能会在探测器表面观察到明显的标记或污点,这实际上不会影响读数。如果标记对本地化阅读的影响超过 1%,我们将其视为“损坏”(与纯粹的装饰效果相反)。

  除其他外,最大平均功率密度取决于平均功率水平。在高功率下,光斑周围的探测器表面相对较热,使得热量从光斑传播出去更加困难,并增加了损坏的风险。在较低的功率下,热量可以更容易地从该点移走,从而使表面材料能够承受更高的功率密度。我们总是在给定传感器额定的最高平均功率下指定最大平均功率密度,以便规格表对用户尽可能有用。这就是为什么使用某种吸收器类型的高功率传感器,例如,与使用相同吸收器的低功率传感器相比,指定的最大平均功率密度较低。

  三、能量密度太高

  通常这会导致类似于平均功率密度太高所造成的影响,即燃烧痕迹。在某些情况下,损坏可能包括吸收材料的实际断裂。这种损坏的风险是脉冲宽度的函数。短脉冲,其中能量在短时间内沉积(因此产生的热量没有时间流走),在这方面比长脉冲更具冲击力,尽管高密度长脉冲也有其自身的挑战。我们有多种吸收器类型,每种类型都针对不同的条件进行了优化。

  一个非常常见的问题是,笼统地说,“我在规格范围内,那么为什么我的传感器损坏了?” 有多种可能性。

  四、平均功率密度可能在规格范围内,但单个脉冲的能量密度可能不在。需要检查这两个参数。

  五、光束可能具有“热点”,即光束横截面内的小区域,其中局部功率密度高于可能暗示的整体平均功率密度。不幸的是,这种情况发生的频率比许多人意识到的要多得多。在许多此类情况下,光束分析仪可能是检查这一点的正确(并且通常是唯一)工具。